[發明專利]一種耐高溫鎳基合金的制備工藝

在審

• 申請號: 202110015687.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN114737073A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 聶小武;王社全
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C19/05;C22F1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種耐高溫鎳基合金的制備工藝，所述高溫合金以重量百分數計由下列組份組成：Co:10.5?11.5%，Cr:6.5?7.5%，Mo:1.75?1.95%，W:7.0?8.0%，Al:7.35?7.85%，Ti:0.50?0.70%，Ta:6.5?7.5%，Hf:1.20?1.30%，C:≤0.065%，B:≤0.0055%，Si:≤0.065%，余量為Ni和不可避免雜質；所述制備工藝包括熔煉工藝和熱處理工藝，熔煉工藝為采用真空感應爐熔煉母合金，在液態金屬定向爐中進行定向凝固，制備定向柱晶合金。定向爐真空度約（1?4）×10^?4mmHg，澆注溫度1590?1610℃，抽拉速度約5?9mm/min，溫度梯度約80?90℃/cm，液態錫溫度約260?360℃；熱處理工藝為：將熔煉獲得的柱晶合金加熱到約1250?1280℃，保溫約4?6h，空冷至室溫；再次加熱到約1160?1190℃，保溫約4?6h，空冷至室溫；再次加熱到約950?980℃，保溫10?14h，空冷至室溫。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，特別涉及一種耐高溫鎳基合金的制備工藝。

背景技術

鎳基高溫合金作為一種重要的結構材料，具有優良的高溫力學性能和抗熱腐蝕性能，是目前先進航空發動機和工業燃氣輪機葉片的主要材料。可滿足長期服役的先進航空發動機及能勝任高峰負荷發電的工業燃氣輪機的出現，要求材料具有抗蠕變、抗疲勞、低熱膨脹系數、高彈性模量以及低密度等綜合性能。鎳基高溫合金是迄今性能最為優越，用途最為廣泛的航空發動機材料。隨著航空事業的發展，特別是對先進航空發動機推力和推重比要求的不斷提高，迫使渦輪入口溫度不斷升高，這對鎳基高溫合金的承溫能力提出了更高的要求。為了滿足使用要求，必須從材料設計及制備技術方面進行深入研究并取得突破。

鎳基高溫合金通過適當調節合金成分，可以使合金不但具有鈷基合金無法比擬的高溫強度，而且還具有較高的初熔溫度、較好的冷熱疲勞性能、較高的塑性和韌性，較高的抗氧化和耐腐蝕性，以及較低的密度，在航空發動機很多部件上應用具有特殊的意義。

國內盡管開發了很多鎳基高溫合金，如K403、K405、K441和K417G等合金，這些合金普遍存在初熔溫度及塑性與鈷基高溫合金相比相差較大，限制了這些合金的應用。金屬間化合物雖然具有比重低和強度高的特點，但由于其室溫塑性差，限制了其工程應用。所以就需要開發新的合金，要求具有高初熔溫度、適當密度、具有良好的鑄造性能、良好的熱疲勞性能和較高的抗高溫氧化性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種鎳基高溫合金的制備工藝。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種耐高溫鎳基合金的制備工藝，所述高溫合金以重量百分數計由下列組份組成：Co: 10.5-11.5%，Cr: 6.5-7.5%，Mo: 1.75-1.95%，W: 7.0-8.0%，Al: 7.35-7.85%，Ti:0.50-0.70%，Ta: 6.5-7.5%，Hf: 1.20-1.30%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量為Ni和不可避免雜質；所述制備工藝包括熔煉工藝和熱處理工藝，熔煉工藝為采用真空感應爐熔煉母合金，在液態金屬定向爐中進行定向凝固，制備定向柱晶合金。定向爐真空度約（1-4）×10^-4mmHg，澆注溫度1590-1610℃，抽拉速度約5-9mm/min，溫度梯度約80-90℃/cm，液態錫溫度約260-360℃；熱處理工藝為：將熔煉獲得的柱晶合金加熱到約1250-1280℃，保溫約4-6h，空冷至室溫；再次加熱到約1160-1190℃，保溫約4-6h，空冷至室溫；再次加熱到約950-980℃，保溫10-14h，空冷至室溫。

本發明的方法具有如下有益效果：

（1）優化設計了Cr、Co的加入量，使其含量達到相互協同，提高合金的高溫強度和持久強度，優化設計了W、Mo等強化元素，使其固溶強化的效果達到協同，并改善抗熱腐蝕性能，優化設計了Ti、Al、Hf等元素的加入量，改善了合金在室溫及高溫的抗氧化性能；